Antena Monopole : Reka Bentuk, Kerja, Jenis & Aplikasinya

Seorang perintis radio bernama 'Guglielmo Marconi' mencipta antena monopole pada tahun 1895 dan mematenkan tahun 1896 semasa eksperimen sejarah pertamanya dalam komunikasi radio. Jadi antena ini juga dikenali sebagai antena Marconi. Ini adalah separuh daripada a antena dipole disusun di atas satah tanah konduktor. Jadi antena monopole suku gelombang adalah jenis yang paling biasa di mana antena ini adalah sekitar 1/4 daripada panjang gelombang gelombang radio. Ini antena digunakan dalam rangkaian internet & komunikasi mudah alih. Jadi artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a antena monopole – bekerja dengan aplikasi.

Definisi Antena Monopole

Sejenis antena radio yang termasuk konduktor bentuk batang lurus yang dipasang secara berserenjang di atas satah tanah dikenali sebagai antena monopole. Antena ini ialah antena mudah dan wayar tunggal, terutamanya digunakan untuk menghantar & menerima isyarat, jadi digunakan secara meluas dalam sistem komunikasi tanpa wayar.

Dalam antena monopole, rod konduktor berfungsi seperti resonator terbuka terutamanya untuk gelombang radio & berayun dengan voltan berdiri & gelombang arus melalui panjangnya. Panjang antena hanya ditentukan bergantung pada panjang gelombang radio yang dikehendaki. Julat frekuensi antena monopole adalah dari 1.7- 2 GHz, dengan keuntungan purata 3.7 dBi.

Reka Bentuk Antena Monopole

Antena monopole ialah ½ (separuh) daripada antena dipol yang hampir dipasang di atas beberapa jenis satah tanah. Jadi, antena ini dipasang pada satah tanah tak terhingga dengan panjang 'L' seperti yang ditunjukkan di bawah. Mengikut teori imej, medan pada satah tanah boleh didapati melalui antena dalam ruang bebas yang ditunjukkan dalam rajah kedua. Ini hanyalah antena dipol dengan dua kali ganda antena monopole L (panjang).

Dalam rajah pertama, medan pada satah tanah adalah sama dengan medan. Medan antena monopole di bawah satah tanah dalam angka ini adalah sifar. Kearaharah antena monopole berkaitan dengan antena dipol secara langsung. Jika kedirectivity antena dipol dengan panjang 2L ialah D1, maka kedirectivity antena monopole dengan panjang 'L' akan mempunyai D1+3 yang bermaksud, directivity antena monopole adalah dua kali ganda directivity antena dipole. Sebab utama untuk ini adalah hanya kerana tiada sinaran berlaku di bawah satah tanah; oleh itu, antena digandakan dengan cekap sebagai 'arahan'.

Prinsip Kerja Antena Monopole

Prinsip kerja antena monopole ialah; apabila kuasa disalurkan kepada monopole maka ia dipancarkan sama dalam semua arah menegak dengan panjang antena di atas satah tanah di mana ia dipasang. Corak sinaran antena ini adalah omnidirectional, jadi ia memancar dengan kuasa yang setara dalam semua arah pada sudut tepat ke antena. Kuasa yang dipancarkan daripada antena berubah dengan sudut ketinggian melalui sinaran yang menurun kepada sifar pada puncak pada paksi antena.

Corak Sinaran Antena Monopole

Corak sinaran ialah perwakilan pancaran atau penerimaan gelombang hadapan antena untuk menentukan kekuatannya supaya seseorang boleh mengenali fungsi & arahan antena dengan mudah.

Apabila kuasa dipancarkan dari antena maka ia memberi kesan kepada kawasan medan jauh & dekat. Corak sinaran boleh diplot secara grafik sebagai kedudukan sudut & fungsi jarak jejari dari mana-mana antena. Corak sinaran antena monopole ditunjukkan di bawah.

Corak sinaran antena monopole adalah omnidirectional, jadi ia memancarkan kuasa yang sama dalam semua arah yang menegak kepada antena monopole. Kuasa pancaran antena berubah dengan sudut ketinggian oleh sinaran jatuh kepada sifar pada puncak pada paksi antena. Ia memancarkan gelombang radio terpolarisasi secara menegak.

Dalam rajah di atas, corak sinaran menegak bagi tiga graf antena monopole dengan panjang yang berbeza dipasang di atas tanah konduktor sepenuhnya.

Jarak jejari garisan dari punca pada mana-mana sudut ketinggian adalah berkadar semata-mata dengan ketumpatan kuasa terpancar pada ketinggian tersebut. Paksi jejari dilaraskan dalam ketumpatan kuasa yang relatif kepada monopol suku gelombang & desibel-isotropik. Jadi, gelombang monopole suku-gelombang biru 0.25λ warna biru mempunyai model yang sama dengan separuh lebih tinggi daripada corak antena dipol. Monopol separuh gelombang warna hijau 0.5λ memancarkan lebih banyak kuasa dalam arah mendatar. Sinaran mendatar tertinggi antena monopole boleh dicapai dengan mudah pada panjang gelombang warna merah dengan 0.625λ.

Corak sinaran di atas 0.5λ panjang separuh gelombang berpisah kepada dua lobus melalui lobus kon kedua yang diarahkan ke langit. Yang tertinggi pada 0.625λ berlaku kerana, pada sudut tinggi, sinaran fasa terbalik kedua-dua lobus membatalkan pemampatan lebih banyak kuasa ke dalam lobus menegak.

Jenis Antena Monopole

Terdapat pelbagai jenis antena monopole seperti cambuk, heliks, dawai rawak itik getah, payung, radiator tiang, terbalik-L, antena T, satah tanah, unipole terlipat & terbalik-F yang dibincangkan di bawah.

Antena Sebat

Antena cambuk adalah sejenis antena monopole dan ia sangat fleksibel supaya ia tidak mudah retak. Nama antena ini berasal daripada gerakan seperti cambuk yang dipamerkan sekali terganggu. Antena ini hanya termasuk rod atau wayar fleksibel lurus dan bahagian bawah antena ini hanya disambungkan kepada pemancar atau penerima radio.

Untuk radio mudah alih, antena ini sering direka bentuk dengan set tiub logam teleskop saling mengunci, oleh itu ia boleh ditarik balik apabila tidak digunakan. Cambuk yang lebih panjang direka terutamanya untuk dipasang pada kenderaan serta struktur yang direka dengan rod gentian kaca fleksibel kira-kira teras wayar & boleh mencapai panjang sehingga 11 m. Panjang sempurna antena ini boleh ditentukan melalui panjang gelombang gelombang radio.

Ini adalah antena monopole yang paling kerap digunakan dalam jalur radio HF, UHF & VHF. Ini digunakan secara meluas untuk radio FM, telefon tanpa wayar, radio pegang tangan, peranti berdaya Wi-Fi, walkie-talkie dan kotak boom. Ini disambungkan kepada kenderaan untuk radio kereta serta radio 2 hala untuk kenderaan & pesawat.

Antena Heliks

Antena heliks termasuk sekurang-kurangnya satu atau lebih wayar pengalir yang tercedera dalam bentuk heliks. Apabila antena heliks direka dengan satu wayar heliks maka antena ini dikenali sebagai monofilar manakala antena direka dengan minimum 2 atau 4 wayar dalam heliks kemudian dipanggil quadrifilar/bifilar. Sila rujuk pautan ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang - Antena Heliks .

Antena Wayar Rawak

Antena wayar rawak termasuk wayar panjang yang digantung di atas tanah di mana wayarnya lurus atau mungkin digantung ke depan & ke belakang di antara dinding atau pokok hanya untuk mendapatkan wayar yang mencukupi ke udara. Kerana kebolehubahan yang besar dalam struktur antena, kecekapan boleh berubah dari satu pembaikan kepada yang lain.

Antena wayar rawak digunakan secara meluas sebagai antena penerima pada jalur gelombang pendek, gelombang sederhana & gelombang panjang, dan antena ini digunakan sebagai antena pemancar pada jalur ini terutamanya untuk stesen pemancar kecemasan atau sementara, luaran kecil & di tempat yang antena lebih kekal tidak dapat dipasang.

Antena Itik Getah

Antena itik getah ialah antena monopole pendek yang berfungsi secara adil sebagai antena cambuk yang dimuatkan asas. Antena ini termasuk wayar kenyal berbentuk heliks sempit yang ditutup dalam jaket plastik atau getah untuk menjaga antena. Antena ini digunakan terutamanya dalam peralatan radio pegang tangan yang berguna pada frekuensi UHF & VHF.

Antena ini digunakan dalam pelbagai peranti radio mudah alih seperti walkie-talkie, pengimbas transceiver mudah alih dan di mana keselamatan dan keteguhan diutamakan di atas prestasi elektromagnet. Antena ini sangat fleksibel dan sesuai untuk operasi pegang tangan, terutamanya apabila dipakai pada tali pinggang berbanding dengan antena jenis teleskop tegar dahulu.

Radiator Tiang

Radiator tiang ialah sejenis antena monopole. Ini adalah menara pemancar atau tiang radio yang mana struktur logam ditenagakan & berfungsi sebagai antena. Ini biasanya digunakan untuk menghantar antena yang berfungsi pada frekuensi rendah dalam jalur MF & LF, terutamanya digunakan untuk stesen penyiaran radio AM. Tapak antena ini biasanya dipasang pada sokongan bukan konduktif untuk melindunginya dari tanah.

Antena Payung

Antena payung ialah antena monopole wayar yang boleh digunakan sebagai antena pemancar di bawah 1 MHz dalam jalur LF, MF & terutamanya jalur VLF pada frekuensi yang cukup rendah sehingga tidak dapat dilaksanakan atau tidak praktikal untuk membuat antena monopole suku-gelombang saiz lengkap. Hujung luar setiap wayar jejari condong ke bawah dari puncak antena dan disambungkan kepada tali sokongan melalui penebat yang dipasang pada bumi. Wayar jejari akan menjadikan antena ini sebagai payung gergasi dengan bingkai wayar.

T-antena

Antena T ialah antena radio monopole yang juga dikenali sebagai antena atas rata atau T-aerial. Antena ini termasuk satu atau lebih wayar mendatar yang seimbang antara dua tiang radio sebaliknya bangunan & dilindungi di hujungnya. Wayar mendatar hanya disambungkan ke tengah wayar mendatar, digantung sangat dekat dengan tanah, dan disambungkan ke pemancar (atau) penerima. Antena T biasanya digunakan dalam jalur MF, LF, VLF & gelombang pendek. Antena ini digunakan secara meluas sebagai antena pemancar terutamanya untuk stesen radio amatur, stesen penyiaran AM gelombang sederhana & gelombang panjang. Untuk mendengar gelombang pendek, antena ini digunakan sebagai antena penerima.

Antena Unipole Dilipat

Ini adalah salah satu jenis antena radiator tiang monopole yang digunakan terutamanya sebagai antena pemancar dalam jalur gelombang sederhana untuk stesen penyiaran radio AM. Antena ini terutamanya termasuk tiang atau rod logam menegak yang disambungkan ke sistem pembumiannya yang termasuk wayar terkubur. Tiang hanya dikelilingi oleh wayar menegak yang disambungkan secara elektrik di puncak tiang. Wayar ini hanya disambungkan oleh gelang logam berhampiran dengan dasar tiang & kuasa suapan talian suapan daripada pemancar dipasang di antara gelang & tanah. Antena ini ialah pilihan terbaik apabila stesen radio AM berkongsi menara dengan antena lain seperti antena penyiaran FM.

Antena-F Terbalik

Antena F terbalik digunakan kebanyakannya pada frekuensi gelombang mikro & UHF dalam komunikasi tanpa wayar. Ia termasuk antena monopole yang berjalan selari dengan satah tanah & dibumikan pada satu hujung. Antena ini disalurkan dari titik tengah dari jarak hujung yang dibumikan. Antena ini lebih padat, membolehkannya mengeluarkan kuasa dengan cekap, dsb. Antena ini digunakan secara meluas dalam peranti pegang tangan kompak tanpa wayar. Ini digunakan pada julat ujian ketenteraan dalam aplikasi telemetri.

Antena Monopole Vs Antena Dipole

Perbezaan antara antena monopole dan antena dipol dibincangkan di bawah.

Kelebihan dan kekurangan

The kelebihan antena monopole termasuk yang berikut.

• Antena monopole sangat mudah untuk dibina & juga dipasang
• Ini adalah lasak & tidak mahal untuk dibuat.
• Antena ini mempunyai impedans reaktif yang agak tinggi melebihi kebanyakan julat frekuensinya.
• Apabila antena ini menjadi lebih panjang & kehilangan tanah berkurangan, maka kecekapan antena menjadi lebih baik.
• Antena monopole jenis menegak digunakan untuk sebarang frekuensi yang lebih pendek daripada 2/3 daripada panjang gelombang.
• Ini adalah antena omnidirectional mudah yang menggunakan ruang yang lebih sedikit berbanding dengan susunan antena roda yang dipasang di atas satu sama lain.
• Antena ini mengendalikan komunikasi dalam mana-mana laluan kecuali secara menegak di atas antena.
• Antena monopole bercetak digunakan secara meluas kerana banyak faedah seperti kos rendah, profil rendah, fabrikasi ringkas, kurang berat & gabungan dengan peranti aktif lain.

The kelemahan antena monopole termasuk yang berikut.

• Ia mempunyai sinaran yang lemah dalam semua arah kerana memancarkan sama rata ke semua arah.
• Ini adalah mahal.
• Pantulan isyarat boleh disebabkan oleh objek logam & tanah, jadi anda mungkin mendapat kedua-dua isyarat terkutub menegak & mendatar.
• Kekangan reka bentuk & saiz yang diperlukan untuk satah tanah dalam antena ini selalunya terhad.
• Corak sinaran antena ini bergantung terutamanya pada arah satah tanah.

Aplikasi

The kegunaan/aplikasi antena monopole ae termasuk yang berikut.

• Antena monopole digunakan dalam pelbagai bidang seperti sains angkasa, teknologi radar, bioperubatan, penyelidikan, dll.
• Monopol sering digunakan sebagai antena resonan di mana rod antena ini berfungsi sebagai resonator terbuka, terutamanya untuk gelombang radio & turun naik melalui gelombang berdiri arus & voltan melalui panjangnya. Jadi, panjang antena hanya ditentukan oleh panjang gelombang gelombang radio pilihan.
• Antena jenis ini digunakan secara meluas dalam sistem komunikasi tanpa wayar.
• Antena monopole dengan model pentagonal berprofil rendah direka & digunakan untuk aplikasi boleh pakai.
• Antena ini digunakan secara meluas dalam kereta, radio AM atau FM mudah alih, dsb
• Antena monopole berasaskan kos rendah yang sangat cekap, kos rendah & rendah digunakan dalam aplikasi dwi-jalur, berbilang jalur dan UWB (jalur ultra lebar).

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan antena monopole – bekerja, jenis dengan aplikasi. The ciri-ciri antena monopole terutamanya bergantung pada satah tanah & geometri radiator. Antena ini digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti sains angkasa lepas, teknologi radar, sistem komunikasi tanpa wayar & penyelidikan bioperubatan kerana banyak faedah seperti kos yang lebih murah, profil rendah, ringan, fabrikasi mudah & gabungan melalui peranti aktif lain. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah antena dipol?